JPH04177297A

JPH04177297A - 楽音合成装置

Info

Publication number: JPH04177297A
Application number: JP2303999A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Mori; 大輔森; Masahiro Nakanishi; 雅浩中西; Katsuyoshi Fujii; 藤井　克芳; Katsuhiko Hayashi; 克彦林; Masahiko Hatanaka; 正彦畠中; Takahiro Sugaya; 菅谷　隆宏
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1992-06-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電子楽器の内で、楽器と同様の演奏効果、特
にサスティンと呼ばれる効果を有する楽音合成装置に関
するものである。

（従来の技術）近年、電子楽器にはデジタル技術の音源合成方式が導入
されて、合成音の品質の向上が著しく、また、入力方法
としても、鍵盤や管楽器形状のもの、あるいはギター形
状のものなど多様化してきている。このような入力によ
って発音を指示される楽音合成装置には、たとえばピア
ノの足ペダル即ちダンパーペダル（以下、サスティンペ
ダルと呼ぶ）が踏み込まれたときに生じる効果（以下サ
スティン効果と呼ぶ）に対応した楽音（効果音）を発生
するものがある。このような音源合成装置はたとえば、
特開昭５２−１０７８２３号公報、特開昭５２−１２１
３１３号公報に開示されている。

以下、図面を参照しながら上述の楽音合成装置について
説明する。

第４図は、従来の楽音合成装置の構成を示すブロック図
である。

第４図において、２０は音高指示部、２１は発音指示部
、２２は音色・音量指示部、２３はサスティン指示部、
１００は発音制御部、１０１はクロック発生器、１１０
は音源部、１１１−１９８は発音チャンネル、１９９は
加算器、１２０はサウンドシステムである。

以上のように構成された楽音合成装置について、以下そ
の動作について説明する。

まず、出力させたい音の音高を音高指示部２０へ入力す
る。音高指示部２０には、たとえば、鍵盤。

管楽器形状のもの、あるいはギター形状のもの等の入力
形態がとられるものとする。音高指示部２０は、音高指
示の入力形態が鍵盤の場合にはその押鍵された鍵の位置
によって、管楽器形状の場合には押さえられたキーの組
合せパターンによって、また、ギター形状の場合には弦
の押さえられた位置（フレット）によって、出力する楽
音の音高（いわゆる音名）を決定し、発音制御部１００
に音高データを出力する。ここでは、音高指示部２０の
入力形態が、８８鍵からなる鍵盤である場合とし、低域
の鍵盤から順次に音高データ１，２．・・・、　８７．
８８というようにして７Ｂｉｔからなる音高データを出
力する。各発音チャンネル１１１から１９８は、それぞ
れ、音高データ１，２．・・・、　８７．８８に対応し
ているものとする。

発音指示部２１は、発音指示の入力形態が鍵盤の場合は
その押鍵、離鍵に対して、管楽器形状の場合には呼気の
開始、停止に対して、また、ギター形状の場合には弦の
振動の開始、停止に対して、出力すべき楽音のオン、オ
フ情報、すなわち、楽音発生の開始、停止に関する情報
を発音制御部１００へ出力する。

音色・音量指示部２２は、出力させたい楽音の楽器の種
類を示す音色データを発音制御部１００へ出力する。こ
れは、演奏の前に予め指示されることが多いが、演奏途
中に変更されることもある。なお、ここで呼ぶ音色とは
楽器の種類のことを意味しており、同一楽器でも音高や
強さによって異なる音色（楽器構造あるいは演奏により
変化する音色）とは、区別して説明するものとする。

音源部１１０における各発音チャンネル１１１〜１９８
は、たとえば第５図のように構成される。

第５図において、２００は合成制御部、２０１．２０２
゜２０３はアドレス発生器、２１０はノートクロッグ発
生器、２１１はダンプメモリ、２１２はエンベロープメ
モリ、２１３は波形メモリ、２２０．２２１．２２２は
乗算器、２３０はＤＡ変換器である。

８８個の発音チャンネル１１１−１９８は、発音制御部
１００から指示される音色データと音高データに対応し
た楽音を発音開始、停止のタイミングで合成出力する。

第５図において、各発音チャンネルの合成制御部２００
は、指示された音色データを上位のアドレスとし、下位
のアドレスをオールゼロとするメモリ開始アドレスをア
ドレス発生器２０２．２０３へ出力する。また、アドレ
ス発生器２０１へはオールゼロのアドレスを出力する。

次に、合成制御部２００は、ノートクロック発生器２１
０へ音高データを出力し、発音制御部１００から出力さ
れる楽音の発音開始のタイミングにしたがって、アドレ
ス発生器２０１．２０２．２０３ヘアドレス更新開始を
指示するとともに、アドレス発生器２０１は、発音状態
信号１を出力する。ここで、アドレス発生器２０１と２
０２と２０３は、それぞれクロックＴｄ、Ｔｅ、Ｔｎに
従ってアドレス更新される。

アドレス発生器２０３は、合成制御部２００によって初
期設定されたアドレスからノートクロックＴｎにしたが
ってタイミングで順次にアドレスをカウントアツプし、
出力する。波形メモリ２１３に記憶させる波形データが
第６図に示すように５１２個の波形データのとき、この
波形データを順次に読み出すために必要なアドレスの下
位アドレスはＯ〜５１１の９ビツトから構成される。上
位アドレスは、同じ個数の波形データから構成される複
数の波形を複数の音色として使い分けるために必要なビ
ット数から構成される。すなわち、選択可能な音色数が
１２８種類のときには、７ビツトの上位アドレスが必要
であり、上位アドレスと下位アドレスとを組み合わせた
１６ビツトのアドレスが形成される。

したがって合成制御部２００から初期設定されるアドレ
スの上位アドレスは指示された音色に対応した値が設定
され、下位アドレスはゼロに初期化される。ノートクロ
ック発生器２１０は、合成制御部２００から指示された
音高が５００　Ｈ２のときに、第６図に示す波形（デー
タ数５１２）を出力する場合には、２０ミリ秒の間に５
１２個の波形データを出力させるために、ノートクロッ
クＴｎとして３９．０６　（マイクロ秒）ごとにクロッ
クを発生する。アドレス発生器２０３は、ノートクロッ
クＴｎのタイミングで順次アドレスをカウントアツプに
より更新出力するので、波形メモリ２１３から波形デー
タが順次出力されることとなる。なお、アドレス発生器
２０３は音色データに対応した上位アドレスを固定した
ままで、下位アドレスのみをカウントアツプし続けるこ
とにより、波形メモリ２１３からは第６図に示す波形が
繰り返し出力されることとなる。

アドレス発生器２０２は、エンベロープメモリ２１２に
対して、クロックＴｅ毎にカウントアツプしたアドレス
を供給することによって、たとえば第６図に示すような
エンベロープデータ（下位アドレス０〜５１１）を出力
させることとなる。この場合、エンベロープデータの個
数は上述の波形データの個数と同じであるため、合成制
御部２００からアドレス発生器２０２に初期設定される
アドレスはアドレス発生器２０３に初期設定されるアド
レスと同一になる。なお、アドレス発生器２０２は、下
位アドレスが５１１となってからは、カウントアツプを
停止するものとする。

合成制御部２００は、発音制御部１００から発音停止が
指示されると、アドレス発生器２０１にカウントアツプ
動作を開始させる。アドレス発生器２０１は、ダンプメ
モリ２１１に対して、クロックＴｅ毎にカウントアツプ
したアドレスを供給することによって、たとえば第６図
に示すようなダンプデータ（アドレスＯ〜６３）を出力
させることとなる。

ここで、アドレス発生器２０１は、下位アドレスが６３
となってからは、カウントアツプを停止し、発音終了信
号として、発音状態信号Ｏを出力するものとする。

以上のようにして波形メモリ２１３から繰り返し出力さ
れる波形データは、乗算器２２２によってエンベロープ
データと乗算されて楽音が合成されることとなる。乗算
器２２２の出力は、乗算器２２１によってダンプデータ
と乗算されるが、通常はダンプのデータは１であり、発
音途中において、発音を終了させる場合に、乗算器２２
２の出力を急速に減衰させるために使用される。発音制
御部１００から出力レベルデータが指示されるときには
、乗算器２２０によってレベルが変更されたのちに、ア
ナログ・デジタル変換器（ＤＡ変換器）２３０によって
アナログ波形に変換されて、その発音チャンネルにおけ
る合成楽音が出力され、各発音チャンネル１１１〜１９
８のアナログ出力は加算器１９９で加算されたのちにサ
ウンドシステム１２０から放音されることとなる。サウ
ンドシステム１２０は、通常、アンプおよびスピーカ等
から構成される公知の音響装置である。

なお、乗算器２２０により乗じるレベルとは、発音制御
部１００に入力されるレベルデータであり、これは、各
音色間の音量バランス、いわゆるタッチレスポンスのた
めの音量調整のための値のことをいう。

以上において、クロックＴｄとＴｅとは、音高とは関係
なくクロック発生器１０１から発生されるクロックであ
り、それぞれ予め定められた時間長を有しており、上述
のノートクロックＴｎよりもかなり遅いものとする。た
だし、サスティン指示部２３からの指示がオフの時は、
上述の予め定められた時間長を有するグロックＴｄおよ
びＴｅを出力し、サスティン指示部２３からの指示がオ
ンのときには、上述の予め定められた時間長よりも大き
な時間長（２倍程度）のクロックＴｄおよびＴｅを出力
するものとする。

したがって、サスティン指示部２３の出力がオンのとき
は、オフのときに比べてエンベロープデータおよびダン
プテープを読み出し出力するためのクロックＴｄ、Ｔｅ
の時間長が長く、すなわち、減衰が遅くなるので、いわ
ゆるサスティン効果が実現されることとなる。

以上において、サスティン指示部２３は、通常の電子鍵
盤楽器においては、脚ペダルにより操作されるが、ギタ
ー形状のときには、胴鳴りを押さえることと等価な動作
をセンサにより検出制御することも可能である。

なお、以上において説明した音色、音高１発音オンオフ
、レベル、サスティンオンオフのことを以下において演
奏情報と呼ぶこととする。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記のような構成では、実際のピアノのペ
ダルを踏んでダンパーをはずして音を響かせる、あるい
は、実際のギターで弦を弾いたときにそのほかの弦も振
動を始めて豊かな音の広がりが得られるという状況とは
異なり、単に、発音途中にある音あるいはこれから発音
される音だけが響くため、豊かな音が得られない。

本発明は上記問題点に鑑みて、実際の複音楽器と同様な
音の響きを実現できる楽音合成装置を提供することを第
１の目的とする。

また本発明は、特にピアノのように比較的その柳理的サ
イズの大きな複音楽器の音の響き方を所望のサイズに変
更して、実現することが可能な楽音合成装置を提供する
ことを第２の目的とする。

（課題を解決するための手段）第１の目的を達成するために本発明の楽音合成装置は、
サスティン指示部と、楽音を出力する複数の発音チャン
ネルと、複数の発音チャンネルの出力楽音を計測する計
測部と、演奏情報と計測部出力にしたがって発音を指示
する発音制御部とから構成されている。

第２の目的を達成するために本発明の楽音合成装置は、
サスティン指示部と、楽音を出力する複数の発音チャン
ネルと、振動の伝搬速度に対応するクロックを発生する
クロック発生器と、演奏情報とクロック発生器出力にし
たがって発音を指示する発音制御部とから構成されてい
る。

（作　用）第１の構成によって、計測部は複数の発音チャンネルか
ら出力されている楽音の音量を計測し、サスティン指示
部にサスティンオンが指示されると、発音制御部は、現
在発音中でない発音チャンネルに対して、計測された音
量に基づいた音量の楽音の発音を指示するので、自然楽
器と同様に、直接入力していない音高の楽音も発音され
るという音の響きの状態が発生することとなる。

また、第２の構成によって、サスティン指示部にサステ
ィンオンが指示されると、発音制御部は、発音を指示さ
れる楽音の音高に対応する発音チャンネルを起点として
、音高の高い方向と低い方向とに存在する、現在発音中
でない発音チャンネルに対して、振動の伝搬速度に対応
してグロック発生器から出力されるクロックにしたがっ
たタイミングで、順次に発音開始を指示するようにした
ので、発音源から振動が楽器の胴を伝搬し、他の発音源
が振動を開始するのと同様の音の広がりの状態が発生す
ることとなる。

（実施例）本発明の第１の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の第１の実施例における楽音合成装置
のブロック図を示すものである。

第１図において、第４図に示した従来例と同じ部分には
同一符号を付す。５０は発音制御部、５１は計測部、５
２はアサインメモリ、５５は音源部である。

なお、２０は音高指示部、２１は発音指示部、２２は音
色・音量指示部、２３はサスティン指示部、１０１はク
ロック発往器、１１１〜１９８は発音チャンネル、１９
９は加算器、１２０はサウンドシステムで、これらは従
来例の構成と同じものである。

本実施例においては、入力形態が８８鍵の鍵盤で、出力
する楽器の種類がピアノの場合について以下の説明を行
なう。

まず、演奏に使用したい楽音の楽器（ピアノ）を指示す
ると音色・音量指示部２２は音色データを出力する。音
高指示部２０に音高を、また、発音指示部２１に楽音の
オン、オフに関して発音タイミングを指示入力すると、
それぞれ音高データと発音タイミング信号とを出力する
。音高指示部２０と発音指示部２１への入力は、８８鍵
の鍵盤により実施することができる。

発音チャンネル１１１〜１９８は、それぞれ、８８鍵の
鍵盤の低い音高から順に１対１に対応しているものとす
る。

発音制御部５０は、入力される音高データ、音色データ
、発音のオンオフ等の演奏情報にしたがって、従来例と
同様の動作によって、発音チャンネルｌ１ｌ−１９８を
制御するとともに、各発音チャンネルの状態をモニタす
る。すなわち、出力指示された楽音の音高データに対応
する発音チャンネル１に発音のオンを指示するときにｉ
に対応するアサインメモリ５２のアドレス１に値１を記
憶させる。

ここで、アサインメモリ５２は、書き込み読み出し可能
なメモリであり、アドレス１からアドレス８８までの記
憶領域を有するものとし、初期値として、値Ｏが記憶さ
れているものとする。

また、発音制御部５０は、発音チャンネル１に対して発
音オフを指示するときに、アサインメモリ５２のアドレ
スｉに値２を記憶させる。

さらに、発音制御部５０は各発音チャンネル１１１〜１
９８から出力される発音状態信号がＩＱ発発音チャンネ
ル発音中の発音チャンネルとして、また、発音状態信号
がＯの発音チャンネルを発音中でない発音チャンネルと
して判定し、発音状態信号の値が０のチャンネルｉを検
知するとアサインメモリ５２のアドレスｉに値Ｏを記憶
させる。

従来例と同様の動作により各発音チャンネルから出力さ
れた楽音は、加算器１９９において加算出力される。計
測部５１は、加算器１９９の出力から音量に対応するデ
ータＬｍを後述のようにして測定する。

サスティン指示部２３にサスティンオンが指示されると
、発音制御部５０は、アサインメモリ５２のアドレス１
〜８８に記憶された値がＯまなは２を示すアドレス番号
に対応する発音チャンネル番号の発音チャンネル全てに
対して、計測部５１から出力される音量に対応するデー
タＬｍに予め定めた乗数α（０くαく１）を乗じた音量
の楽音の発音を指示するとともに、アサインメモリ５２
の対応するアドレス全てに値２を記憶させる。また、サ
スティンオフが指示されるまでは新たに出力楽音の指示
がされて発音オンが入力される毎にこの動作を繰り返す
ものとする。

第２図は、計測部５１の構成ブロックを示している。

第２図において、８０はフィルタ、８１はＡＤ変換器、
８２は絶対値発生器、８３は単位遅延器、８４は乗算器
、８５は加算器である。

以上のように構成された計測部５１について、以下にそ
の動作について述べる。

加算器１９９から出力された合成楽音は、フィルタ８０
において折返し除去のフィルタ操作を受ける。

フィルタ８０の出力はアナログ・デジタル変換器（ＡＤ
変換器）８１において、デジタル波形データに変換され
る。ＡＤ変換器出力は、絶対値発生器８２において、デ
ジタル波形データの絶対値に変換されたのちに、加算器
８５と単位遅延器８３と乗算器８４とから形成されるル
ープを巡回する。乗算器８４における乗数βは、発振を
防ぐために１未満の正小数であり、ループにより形成さ
れる積分回路の時定数を決定するものである。以上のよ
うにして形成される積分値Ｌｍは、音量に対応するデー
タとして発音制御部５０に出力される。

以上において、計測部５１を構成する各部の動作は、合
成楽音の再生周波数帯域が１ＯｋＨｚのときには、２０
ｋＨｚ即ち５０マイクロ秒のクロック出力動作するもの
とする。なお、フィルタ８０における遮断周波数は１Ｏ
ｋＨｚとすればよい。

以上において、発音制御部５０は出力指示された楽音の
対応する発音チャンネルに対して従来例と同様にしてサ
スティン処理をすることは言うまでもない。

なお、以上において、サスティンオン時にサスティン効
果として発音させる楽音は、通常の発生楽音のレベルを
小さくした、すなわち、音色は同じ楽音を小さくしただ
けであるが、各発音チャンネル内で異なる音色を使い分
けるようにすることも可能である。

なお、本実施例においては、計測部５１は、デジタル回
路による積分構成としたが、シフトレジスタを用いて計
測時以前に出力された合成楽音のＮ点の最大波高値をＬ
ｍとしてもよい。

また、本実施例では、ピアノの例について述べたが、ギ
ターなど他の複音楽器についても同様のサスティンを実
現することが可能である。

以上のように、本実施例によれば、アサインメモリに記
憶させる各発音チャンネルの発音状態について、発音中
のチャンネルの状態を２種類に分けて記憶させるように
したために発音オフが指示されていない発音チャンネル
以外の発音チャンネル全てをサスティン効実用に使用す
ることが可能となる。

以下、本発明の第２の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。

第３図において、６０は発音制御部、６１は振動伝搬ク
ロック発生器である。

なお、２０は音高指示部、２１は発音指示部、２２は音
色・音量指示部、２３はサスティン指示部、１０１はク
ロック発生器、１１１〜１９８は発音チャンネル、１９
９は加算器、１２０はサウンドシステムで、これらは従
来例の構成と同じものである。

また、５２はアサインメモリでこれは第１の実施例と同
じものである。

本実施例においても、入力形態が８８鍵の鍵盤で、出力
する楽器の種類がピアノの場合について以下の説明を行
なう。

まず、演奏に使用したい楽音を楽器（ピアノ）を指示す
ると音色・音量指示部２２は音色データを出力する。音
高指示部２０に音高を、また、発音指示部２１に゛楽音
のオン、オフに関して発音タイミングを指示入力すると
、それぞれ音高データと発音タイミング信号とを出力す
る。音高指示部２０と発音指示部２１への入力は、８８
鍵の鍵盤により実施することができる。

発音チャンネル１１１〜１９８は、それぞれ、８８＃！
の鍵盤の低い音高から順に１対１に対応しているものと
する。

発音制御部６０は、入力される音高データ、音色データ
、発音のオンオフ等の演奏情報にしたがって、従来例と
同様の動作によって、発音チャンネル１１１〜１９８を
制御するとともに、各発音チャンネルの状態をモニタす
る。すなわち、出力指示された楽音の音高データに対応
する発音チャンネル１に発音のオンを指示するときにｉ
に対応するアサインメモリ５２のアドレスｌに値１を記
憶させる。

また、発音制御部６０は、発音チャンネルｉに対して発
音オフを指示するときに、アサインメモリ５２のアドレ
スｉに値２を記憶させる。

さらに、発音制御部６０は各発音チャンネル１１１〜１
９８から出力される発音状態信号が１の発音チャンネル
を発音中の発音チャンネルとして、また、発音状態信号
が０の発音チャンネルを発音中でない発音チャンネルと
して判定し、発音状態信号の値がＯのチャンネルｉを検
知するとアサインメモリ５２のアドレスｉに値０を記憶
させる。

サスティン指示部２３にサスティンオンが指示されると
、発音制御部６０は、出力楽音の指示がされて発音オン
が指示されるとアサインメモリ５２のアドレス１〜８８
に記憶された値がＯまたは２を示すアドレス番号に対応
する発音チャンネル番号の発音チャンネル全てに対して
以下に述べるようにして発音を指示するとともに、アサ
インメモリ５２の対応するアドレス全てに値２を記憶さ
せる。また、サスティンオフが指示されるまでは新たに
出力楽音の指示がされて発音オンが入力される毎にこの
動作を繰り返すものとする。

振動伝搬クロックＴｖは、ピアノの隣あった弦から弦に
振動が伝搬していくタイミングクロックである。つまり
、サスティンペダルを踏んでピアノの中央付近の鍵盤を
押さえると、その音から音高の高い弦および音高の低い
弦の方へ順次に振動が伝搬して、次々に、弦が時間差を
もって鳴り始めるようなタイミングを表す。このような
振動伝搬クロックＴｖは振動伝搬クロック発生器６１か
ら出力される。Ｔｖは１０ミリ秒程度が望ましい。

発音制御部６０は、サスティンオンのときに音高データ
Ｊの楽音の発音オンが指示されると、楽音レベルがＬｍ
の発音チャンネルｊに対して、従来例と同様の動作によ
って、サスティン処理を指示するとともに、振動伝搬ク
ロックＴｖが入力される毎に順次に、発音チャンネル（
ｊ−１）と（ｊ＋１）、次に、発音チャンネル（ｊ−２
）と（ｊ＋２）・・・というように、ｊを中心にしてそ
の両側にｌずつデクリメントおよびインクリメントしな
がら、各発音チャンネル番号に対応するアサインメモリ
５２のアドレスに記憶された内容がＯまたは２の発音チ
ャンネルに対して、音量Ｌｍに予め定めた乗数データγ
を乗じた値の発音を指示するとともに対応するアサイン
メモリ５２のアドレスに値２を記憶させる。

本実施例では、ピアノの例について述べたが、パイプオ
ルガンなど他の複音楽器についても同様のサスティンを
実現することが可能である。

以上のように、本実施例によれば、サスティン効果のた
めに各発音チャンネルを順次に発音させるに当り、振動
伝搬クロックＴｖを１０ミリ秒程度としたためにグラン
ドピアノと同程度の音の広がりを実現することが可能と
なり、Ｔｖの時間長を変えることによって、種々の大き
さを有する複音楽器的床がり感を実現することが可能と
なる。

（発明の効果）本発明は、サスティン時に実際の楽器と同様にして、直
接発音を指示していない音高の楽音も発生できるように
したので、複音楽器らしいサスティン効果を有する電子
楽器を実現することができ、その実用上の効果は大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における楽音合成装置の
ブロック図、第２図は第１の実施例における計測部の構
成図、第３図は第２の実施例における楽音合成装置のブ
ロック図、第４図は従来例における楽音合成装置のブロ
ック図、第５図は従来例における発音チャンネルの構成
を示すブロック図、第６図は従来例における楽音データ
を例示した図である。２０・・・音高指示部、２１・・・発音指示部、２２・
・・音色・音量指示部、２３・・・サスティン指示部、
５０．６０・・・発音制御部、５１　・・・計測部、５
２・・・アサインメモリ、５５・・・音源部、６１・・
・振動伝搬グロック発生器、８０・・・フィルタ、８１
・・・ＡＤ変換器、８２・・・絶対値発生器、８３・・
・単位遅延器、８４・・・乗算器、８５．１９９・・・
加算器、１１１−１９８・・・発音チャンネル、１２０
・・・サウンドシステム。特許出願人　松下電器産業株式会社１）η　　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）楽音を出力する複数の発音チャンネルと、前記複
数の発音チャンネルの出力楽音を計測する計測部と、演
奏情報と、前記計測部出力にしたがって発音を指示する
発音制御部とから構成されることを特徴とする楽音合成
装置。
（２）楽音を出力する複数の発音チャンネルと、振動の
伝搬速度に対応するクロックを発生するクロック発生器
と、演奏情報と、前記クロック発生器出力にしたがって
発音を指示する発音制御部とから構成されることを特徴
とする楽音合成装置。